CN110028340A - 一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***及方法。包括发酵仓、调质池、翻转搅拌装置、视频监控***、温湿度传感器、温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、PH值传感器、液位传感器。视频监控***将视频画面传输至中控室，实现整个发酵过程无人工全智能操控。氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感、液位传感器器将检测数据实时传输到中控室，中控室根据检测参数作出对发酵进程对应的调整，实现发酵过程精确化、智能化控制。真正实现用户在办公室只需在电脑旁即可完成现场的所有操作和远程监控的现场情形。实现了发酵过程无废气排放、无废弃物产生的安全环保的发酵模式，解决了畜禽养殖粪尿废弃物带来的环境污染问题，实现了废弃物资源化利用，变废为宝。
Description
技术领域
本发明涉及畜禽尿便发酵处理技术领域，特别涉及一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***及方法。
背景技术
近年来，我国集约化养殖业迅猛发展，产生了巨大的社会效益和经济效益，同时也产生了大量的畜禽粪便。据估算，每年畜禽养殖粪尿排放量达到2.85亿吨，畜禽粪便是一个巨大的生物质资源库，但若不加以利用，就会变成巨大的环境污染源。
畜禽粪便中不仅含有大量农作物生长所必需的营养物质，还含有大量未被消化吸收的有机物、无机矿物、病原菌、重金属等，会对环境造成严重污染，如大气污染、水污染、土壤污染等，并可能危及到畜禽和人体健康。
目前猪粪主要以堆肥、制作有机肥、沼气、发酵床等形式还田处理，资源化利用率达92％以上，其中通过堆肥和制作有机肥还田是主要的途径，猪粪发酵过程中臭气对环境带来很大污染，影响人们的生活环境。
因此，发展和完善一套猪粪尿一体化发酵的技术方法和设备是实现猪粪发酵无污染、无废弃过程的关键所在。
目前市场上有通过密闭式的搅拌装置进行畜禽粪便发酵的装置和针对水泡粪便的好氧发酵装置，但是在粪便发酵过程中仍旧无法彻底解决尿液和冲洗畜禽屋舍产生的大量废液问题，而且市售装置操作流程繁琐，控制过程不够智能化、操作工的健康和安全得不到保障。为了解决这一问题，本发明提供了一种可以将畜禽粪尿一起注入发酵仓的一体化发酵方法，同时全程发酵操作、条件控制和数据监控均可通过网络管理、实时监控和智能控制，真正实现用户在办公室只需一台电脑即可完成现场的所有操作和远程监控的现场情形。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***及方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，包括发酵仓，发酵仓中心设有调质池，发酵仓外的粪尿池通过地下连通管向调质池提供粪尿；发酵仓底部设有出料口；
在调质池上设有对粪尿搅拌的翻转搅拌装置，翻转搅拌装置上还安装有从调质池延伸出的粪尿加注管道、增氧机及延伸至调质池内的增氧管道，多个出风口均匀分布在发酵仓底部；粪尿加注管道上设有流量计量计；
发酵仓外设有连通发酵仓并对发酵仓进行排风的排风机；
发酵仓内安装有视频监控***、检测发酵仓内空气温湿度的温湿度传感器、检测发酵基质温度的温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器、多个液位传感器；
发酵仓外有中控室，发酵仓内的流量计量计、视频监控***、温湿度传感器、检测发酵基质温度的温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器、液位传感器均与中控室内控制器连接。
进一步地，所述发酵仓为圆柱型，包括圆柱型的地基和顶棚，地基顶高出地面，顶棚为圆锥状，罩固在地基顶部。
进一步地，所述地基的顶部设置有绕地基一周的圆形轨道，圆形轨道与翻转搅拌装置的一端配合。
进一步地，所述顶棚顶部有通风口，通风口上罩有挡雨罩，顶棚一侧设有供人出入的开口，另一侧设有出料口。
进一步地，所述翻转搅拌装置包括行走架，行走架的一端通过电机安装在调质池上，另一端向外延伸至发酵仓边缘并与发酵仓配合，沿发酵仓圆形轨道转动；
行走架的一侧安装有增氧机，增氧机通过增氧管道向发酵基质内增氧，增氧管道上设有阀门；
行走架上沿行走架长度方向固定有粪尿加注管道，粪尿加注管道上设有若干向下的延伸的喷嘴，对应每个喷嘴均设有开关阀；
行走架底部沿行走架长度方向设有若干垂直向下延伸伸入发酵仓底部的发酵基质的螺旋桨翻拌机。
进一步地，所述螺旋桨翻拌机的顶部与气缸的活塞杆连接，气缸通过气缸座固定在行走架上。
进一步地，所述液位传感器设置在发酵仓内壁上，对应发酵基质不同的高度至少设置有最低限位液位传感器和最高液位传感器；温度传感器有两个，两个温度传感器竖向间隔布置；氨气传感器和硫化氢传感器位于出风口位置；pH值传感器有两个，两个pH值传感器间隔距离布置。
一种利用发酵***发酵畜禽粪尿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)发酵仓内加入配料；粪尿池通过地下连通管向调质池提供粪尿，打开粪尿加注管道上各喷嘴的开关阀，粪尿加注管道从调质池内抽出粪尿并向发酵仓内的配料上喷淋；
2)24小时喷淋一次畜禽粪尿，同时螺旋桨翻拌机翻拌一次；当物料C:N比(碳/氮比)为25～30，水分含量为60％时***自动停止加料和搅拌；
3)随后发酵仓内发酵基质温度升高，超过55℃时为高温期，高温期持续5～7天；随后温度逐渐降低进入腐熟阶段，每2天翻一次堆，翻堆过程增氧机启动，打开增氧管道上的阀门，向发酵基质供氧；
4)温度降到自然室温时，表明腐熟结束，发酵完成，出料口即可出料。
进一步地，整个发酵过程中，氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器实时监控发酵仓的数据变化，当氨气传感器和硫化氢传感器检测数据高于设定阈值时，表明发酵过程产生污染气体，此时***自动添加菌剂，将其转化为营养元素贮存在基质中。
综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明提供了一种可以将畜禽粪、尿以及冲洗污水等一起注入发酵仓的一体化发酵方法，实现了发酵过程无废气排放、无废弃物产生的安全环保的发酵模式，彻底解决了畜禽养殖业粪尿废弃物带来的环境污染问题，实现了废弃物资源化利用，变废为宝。同时全程发酵操作、条件控制和数据监控均可通过网络管理、实时监控和智能控制实现，真正实现用户在办公室只需一台电脑即可完成现场的所有操作和远程监控的现场情形。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明翻转搅拌装置俯视图。
图3为本发明螺旋桨翻拌机结构示意图。
图4为发酵仓地基及粪尿池俯视图。
图5为发酵仓顶棚A向视图。
图中：
1发酵仓，2调质池，3粪尿池，4地下连通管，5出料口，6行走架，7粪尿加注管道，8增氧机，9增氧管道，10排风机，11摄像头，12中控室，13地基，14顶棚，15圆形轨道，16通风口，17挡雨罩，18开口，19加强筋，20滚轮，21喷嘴，22开关阀，23螺旋桨翻拌机，24气缸，25电机，26立杆，27螺旋叶片，28防滑网板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。
如图1所示，该种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，包括发酵仓1。如图4所示，发酵仓1为圆柱型，包括圆柱型的地基13和顶棚14，地基13采用混凝固制作，顶部完全敞口且顶部高出地面。地基13的顶部设置有绕地基13一周的圆形轨道15，圆形轨道15与翻转搅拌装置的一端配合。
如图5所示，顶棚14为圆锥状，罩固在地基13顶部。顶棚14顶部有通风口16，通风口16作为进风口，通风口16上罩有挡雨罩17，顶棚14一侧设有供人出入的开口18。顶棚14是通过若干均匀布置的金属加强筋19支撑固定在地基13上的，加强筋19包括沿顶棚14走向的曲形加强筋19和连接各加强筋19并绕发酵仓1一圈的横向加强筋19，充分保证整个发酵仓1顶棚14的牢固程度。
发酵仓1中心设有调质池2，发酵仓1外的地下粪尿池3通过地下连通管4向调质池2提供粪尿，在粪尿池3的位置安装泵，泵将粪尿及冲洗污水一起抽至地下连通管4，再通过地下连通管4向调质池2提供粪尿。畜禽屋舍产生的大量废液首先进入粪尿池3中进行厌氧处理，然后根据发酵需要，通过地下连通管4向发酵仓1内输送粪尿。具体地，可以通过泵将粪尿池3中粪尿抽送至发酵仓1。
发酵仓1底部设有出料口5，待发酵完成后，发酵后的基质经出料口5排出。为提高出料效率，该口设有同步卷扬机及出料刮板装置，待发酵基质腐熟后，通过卷扬机和出料刮板把基质转移至基质有机肥生产车间，进行下一步处理。发酵仓继续添加配料重复前面的发酵过程。
在调质池2上设有对发酵基质搅拌的翻转搅拌装置，翻转搅拌装置上还安装有从调质池2延伸出的粪尿加注管道7、增氧机8及延伸至调质池2内的增氧管道9。
如图1和图2所示，翻转搅拌装置包括钢制的行走架6，从顶棚14的开口18位置可以上到行走架6上，行走架6上有防滑网板28，可以沿行走架6对翻转搅拌装置进行检修。行走架6的一端通过电机安装在调质池2上，电机带动行走架6绕发酵仓1转动。行走架6的另一端向外延伸至发酵仓1边缘，且该端底部设有滚轮20，滚轮20与地基13上的圆形轨道15配合，并沿圆形轨道15移动，沿发酵仓1一圈转动。
如图2所示，行走架6的一侧安装有增氧机8，增氧机8通过增氧管道9向调质池2内增氧，增氧管道9上设有阀门。增氧***配4KW专用增氧机和3KW增压机风管随翻拌机行走架安装增氧管道，10个出风口均匀分布的在发酵仓底部离地20mm。
如图2所示，行走架6上沿行走架6长度方向固定有粪尿加注管道7，粪尿加注管道7上设有流量计量计。流量计量计可以对加入粪尿的实时计量测量，并将测量参数传输至中控室，实现对粪尿加入量的智能控制。
粪尿加注管道7上设有若干向下的延伸的喷嘴21，对应每个喷嘴21均设有开关阀22。粪尿加注***配4kw真空吸污泵及10个喷嘴，每个喷嘴间隔600mm安装，配有均分流量器，每个喷嘴流量为1.2立方/小时。
行走架6底部沿行走架6长度方向设有若干垂直向下延伸伸入发酵仓1内粪尿液的螺旋桨翻拌机23。
当行走架6旋转运动时，螺旋桨翻拌机23同时工作，翻拌范围全面覆盖整个发酵仓1立体空间。当螺旋桨翻拌机23工作时，粪浆通过喷嘴21进行均匀喷洒，喷洒量由流量计量计及开关阀22(电控)智能控制。
如图3所示，螺旋桨翻拌机23的顶部与气缸24的活塞杆连接，气缸24通过气缸24座固定在行走架6上。螺旋桨翻拌机23的立杆26顶部与电机25连接，电机与气缸24连接，根据需要可以启动气缸24，调节螺旋桨翻拌机23伸入发酵基质中的深度。立杆垂直向下伸入发酵仓1的发酵基质中，沿立杆轴向设有螺旋叶片27，螺旋叶片可以很好的是实现对发酵仓1内粪尿液的充分翻拌，提高翻拌发酵效果。
发酵仓1内安装有视频监控***、检测发酵仓1内空气温湿度的温湿度传感器、检测粪尿温度的温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器、多个液位传感器。发酵仓1外有中控室12，发酵仓1内的流量计量计、视频监控***、温湿度传感器、检测粪尿温度的温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器、液位传感器均与中控室12内控制器连接。中控室12作为整个发酵仓1的中枢控制，生产环境、检测数据以及视频监控***的终端控制均通过程序设置在中控室12完成。
通过视频监控***的实时监控，将视频画面传输至中控室，整个发酵过程实现无人工全智能的操控过程。
氨气传感器、硫化氢传感器位于出风口位置，高度7000mm，位于中心翻拌机行走架右边，安装高度600mm和1000mm，两个传感器水平方向间隔距离2000mm。氨气传感器、硫化氢传感器以及pH值传感器与中控室无线连接，并将检测数据实时传输并保存到中控室，中控室根据氨气传感器及硫化氢传感器的检测参数作出对发酵进程对应的实时调整，实现了对发酵过程的智能化、精确化控制。
液位传感器用于控制污水池水位，位于出料口左侧1500mm处污水池上离池面600mm下限离池600mm的位置。即对应不同的粪尿高度至少设置有最低限位液位传感器和最高液位传感器。液位传感器将发酵仓内液位数据无线传输并保存至中控室，中控室根据液位参数实时调整向发酵仓内添加、排出配料及粪尿的进程，实现了对发酵过程的智能化、精确化控制。
中控室12还可以通过网络连接平台将连接发酵***的智能发酵仓1、生产环境、数据检测以及视频监控***等各个环节的实时数据传输到用户电脑上，用户可通过电脑的云网关记录统计数据，还可以通过电脑远程操控发酵参数的调节等。
发酵仓1外设有连通发酵仓1并对发酵仓1进行排风的排风机10，排风机10也受中控室12控制。排风机为7.5KW引风机。进风口分布在发酵仓顶部，呈八爪状收风，通过暗管管路进入仓处理***中。根据温湿度传感器检测数据来调整排风，实现对发酵仓内温湿度的智能化控制，发酵仓内湿度超过设定阈值时，排风机10自动打开，需要注意的是此处为负压风机，风通过发酵仓底部的暗管进入，在发酵仓内形成负压微环境。
视频监控***是在顶棚14顶部位置安装有检测发酵仓1内情况和发酵仓1外环境的摄像头11，视频监控***将实时画面传输至中控制内的显示屏上，可以直观的观察发酵仓1内、外情况，便于在出现问题时及时调整发酵进程。
温度传感器位于中心翻拌机行走架左边，安装高度分别为600mm和1000mm,两个传感器水平方向间隔距离2000mm。
检测发酵基质的温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器、多个液位传感器。
检测数据实时传输至中控室12的显示屏，并将数据保存在中控室12内的电脑中，供用户随时翻查。检测数据便于对发酵仓1进程进行调节。
一种利用发酵***发酵畜禽粪尿的方法：
1)发酵仓内加入秸秆、锯末等配料；粪尿池通过地下连通管向调质池提供粪尿，打开粪尿加注管道上各喷嘴的开关阀，粪尿加注管道从调质池内抽出粪尿并向发酵仓内的配料上喷淋；
2)24小时喷淋一次畜禽粪尿，同时螺旋桨翻拌机翻拌一次；当物料C:N比(碳/氮比)为25～30，水分含量为60％时***自动停止加料和搅拌；
3)随后发酵仓内发酵基质温度升高，超过55℃时为高温期，高温期持续5～7天；随后温度逐渐降低进入腐熟阶段，每2天翻一次堆，翻堆过程增氧机启动，打开增氧管道上的阀门，向发酵基质供氧；
4)温度降到自然室温时，表明腐熟结束，发酵完成，出料口即可出料。
进一步地，整个发酵过程中，氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器实时监控发酵仓的数据变化，当氨气传感器和硫化氢传感器检测数据高于设定阈值时，表明发酵过程产生污染气体，此时***自动添加菌剂，将其转化为营养元素贮存在基质中。
总的来说，前期加料阶段，首先加入发酵基质(稻壳、秸秆或锯末等均可，可根据当地农作物类型，因地制宜选择农业废弃物种类)，24h喷淋一次畜禽粪尿，同时搅拌一次。当物料C:N(碳/氮)比约为25～30，水分含量为60％左右时***自动停止加料和搅拌。随后发酵仓温度升高，超过55℃时为高温期，高温期持续5～7天。随后温度逐渐降低进入腐熟阶段，每2天翻一次堆，翻堆过程供氧。温度降到自然室温时，表明腐熟结束，发酵完成，即可出料。整个发酵过程中，氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器实时监控发酵仓的数据变化，当氨气和硫化氢传感器高于设定阈值(国家发酵臭气标准值)时，表明发酵过程产生污染气体，此时***自动添加菌剂，将其转化为营养元素贮存在基质中，提高发酵基质的品质。
上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，其特征在于，包括发酵仓，发酵仓中心设有调质池，发酵仓外的粪尿池通过地下连通管向调质池提供粪尿；发酵仓底部设有出料口；
在调质池上设有对粪尿搅拌的翻转搅拌装置，翻转搅拌装置上还安装有从调质池延伸出的粪尿加注管道、增氧机及延伸至调质池内的增氧管道，多个出风口均匀分布在发酵仓底部；粪尿加注管道上设有流量计量计；
发酵仓外设有连通发酵仓并对发酵仓进行排风的排风机；
发酵仓内安装有视频监控***、检测发酵仓内空气温湿度的温湿度传感器、检测发酵基质温度的温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器、多个液位传感器；
发酵仓外有中控室，发酵仓内的流量计量计、视频监控***、温湿度传感器、检测发酵基质温度的温度传感器、氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器、液位传感器均与中控室内控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，其特征在于，所述发酵仓为圆柱型，包括圆柱型的地基和顶棚，地基顶高出地面，顶棚为圆锥状，罩固在地基顶部。
3.根据权利要求2所述的一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，其特征在于，所述地基的顶部设置有绕地基一周的圆形轨道，圆形轨道与翻转搅拌装置的一端配合。
4.根据权利要求2所述的一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，其特征在于，所述顶棚顶部有通风口，通风口上罩有挡雨罩，顶棚一侧设有供人出入的开口，另一侧设有出料口。
5.根据权利要求1所述的一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，其特征在于，所述翻转搅拌装置包括行走架，行走架的一端通过电机安装在调质池上，另一端向外延伸至发酵仓边缘并与发酵仓配合，沿发酵仓圆形轨道一圈转动；
行走架的一侧安装有增氧机，增氧机通过增氧管道向发酵基质内增氧，增氧管道上设有阀门；
行走架上沿行走架长度方向固定有粪尿加注管道，粪尿加注管道上设有若干向下的延伸的喷嘴，对应每个喷嘴均设有开关阀；
行走架底部沿行走架长度方向设有若干垂直向下延伸伸入发酵仓底部的发酵基质的螺旋桨翻拌机。
6.根据权利要求5所述的一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，其特征在于，所述螺旋桨翻拌机的顶部与气缸的活塞杆连接，气缸通过气缸座固定在行走架上。
7.根据权利要求1所述的一种畜禽粪尿一体化的智能发酵***，其特征在于，所述液位传感器设置在发酵仓内壁上，对应发酵基质不同的高度至少设置有最低限位液位传感器和最高液位传感器；温度传感器有两个，两个温度传感器间隔布置；氨气传感器和硫化氢传感器位于出风口位置；pH值传感器有两个，两个pH值传感器间隔距离布置。
8.一种利用权利要求1-6所述的任意一种发酵***发酵畜禽粪尿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)发酵仓内加入配料；粪尿池通过地下连通管向调质池提供粪尿，打开粪尿加注管道上各喷嘴的开关阀，粪尿加注管道从调质池内抽出粪尿并向发酵仓内的配料上喷洒；
2)24小时喷淋一次畜禽粪尿，同时螺旋桨翻拌机翻拌一次；当物料C:N比(碳/氮比)为25～30，水分含量为60％时***自动停止加料和搅拌；
3)随后发酵仓内发酵基质温度升高，超过55℃时为高温期，高温期持续5～7天；随后温度逐渐降低进入腐熟阶段，每2天翻一次堆，翻堆过程增氧机启动，打开增氧管道上的阀门，向发酵基质供氧；
4)温度降到自然室温时，表明腐熟结束，发酵完成，出料口即可出料。
9.根据权利要求8所述的一种畜禽粪尿的发酵方法，其特征在于，整个发酵过程中，氨气传感器、硫化氢传感器、pH值传感器实时监控发酵仓的数据变化，当氨气传感器和硫化氢传感器检测数据高于设定阈值时，表明发酵过程产生污染气体，此时***自动添加菌剂，将其转化为营养元素贮存在基质中。
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